计及风光不确定性的风-光-光热联合发电系统中光热电站储热容量优化配置

传统新能源电站之间联合形式单一且未考虑风光出力不确定性,弃风、弃光现象严重。为此,提出了一种考虑风光不确定性的风-光-光热联合系统的光热电站储热容量优化配置策略,利用电转热技术使风光电站和光热电站有效耦合,明确联合系统框架与原理;采用改进拉丁超立方抽样方法抑制风光出力的不确定性。最后,构建基于风光出力典型场景的光热电站储热容量双层优化配置模型,并进行算例求解,结果表明所提方法显著降低了系统总投资与运行成本,提高了清洁能源消纳能力。

光热-风力联合发电系统储热容量双层优化配置研究

基于风力发电与光热发电在时间特性上呈互补优势,且光热电站配备的储热系统能够有效缓解调峰压力,提高风电消纳能力,提出太阳能光热-风力联合发电系统。通过拉丁超立方抽样方法有效降低风电出力和太阳辐照强度的不确定性,并提出了一种两阶段双层优化配置方法合理配置储热容量。上层模型以系统综合运行投资成本最低和系统弃电量最低为目标,通过模糊多属性决策方案确定最优储热容量;下层模型以考虑场景内联合发电系统净效益最大为目标优化运行。结果表明:光热电站储热系统的最优储热容量为906 MW·h,最优储热容量配置下的综合运行成本为243万元;通过不同情形的结果对比,该配置方法下系统的弃电量相比之下降低了69.615 MW,系统净收益提高了7.7%。

基于持续运行目标的光热电站储热容量配置方法

光热电站利用储热系统在太阳光资源充沛与匮乏的情况下分别进行吸热和放热,其合理的储热容量配置对保证发电系统不间断运行、平稳出力至关重要。本文建立基于持续运行目标的光热电系统储热容量优化模型,以光热电站经济性、可持续运行为目标,考虑光热电站的热平衡、储热系统等约束条件,建立配置储热容量的模型。利用模型的计算结果对储热系统的吸放热进行控制,能够保证光热电系统的可控性和稳定性。

降低火电机组调峰成本的光热电站储热容量配置方法

光热发电是大规模利用太阳能的新兴方式,其储热系统能够调节光热电站的出力特性,进而缓解光热电站并网带来的火电机组调峰问题。合理配置光热电站储热容量,能够有效降低火电机组调峰成本。该文提出一种光热电站储热容量配置方法,在对光热电站运行特性及其对电网调峰影响分析的基础上,综合考虑了火电机组向下调峰成本与储热成本对储热系统容量配置的影响。最后分别基于IEEE 30节点系统以及西北某省电网系统的仿真算例,验证了该文方法的可行性和有效性。

计及调度经济性的光热电站储热容量配置方法

综合考虑火电机组发电成本、光热发电并网消纳的环境效益和运行维护成本、系统旋转备用成本等调度经济性因素,求解光热电站一年内各调度日的最佳储热容量,并在此基础上探究储热装置配置成本与调度经济性的平衡点,确定光热电站储热容量配置。最后,基于SAM软件所得光热电站数据,通过IEEE-30节点系统验证所提方法的可行性与有效性。

考虑碳配额的风电-光热-天然气能源系统储热容量规划研究

可再生能源发电的随机性和波动性已成为影响其大规模应用的主要因素。大规模、低碳的储热系统能够为可再生能源发电系统提供稳定、可靠、经济的电力调节。可再生能源发电系统中的储热容量需要被优化设计以兼顾可靠性、低碳性、经济性。考虑碳配额因素,建立了风电-光热-天然气能源系统储热容量优化模型,验证了风电-光热-天然气能源系统配置储热系统的重要性,分析了碳配额对储热容量规划以及系统运行的影响,提出了风电-光热-天然气能源系统减排的储热容量规划方案。

基于Beta分布的空气源热泵联合蓄热器供热系统储热容量最小区间研究

在新疆偏远地区的风电场,为保证风电场建筑冬季供暖舒适性和达到弃风部分消纳的要求,提出利用弃风为空气源热泵联合蓄热器的建筑节能系统的供热模式。为达到降低成本和供暖舒适的目的,对建筑节能系统的储热容量最小区间进行计算。首先通过新疆风电数据计算风电场弃风曲线,根据建筑节能系统的性能对每日弃风进行弃风时段划分,依据弃风时段与供暖时段的匹配差异匹配蓄热器补充热量。提出基于Beta分布的储热容量分布特性的储热容量最小区间研究,并验证计算得到的最小区间的正确性。

储热容量对槽式太阳能热发电的影响研究

基于槽式太阳能热发电技术特点,概述配置熔融盐储热系统的槽式太阳能热发电技术,分析认为集热面积和储热时间是影响槽式太阳能热发电经济性的关键因素。以50 MW装机规模为计算模型,依据某地区太阳能资源条件,以最低单位电价为优化目标,分析了单位电价随集热面积、储热时间的变化关系,为工程设计中优化设计提供依据。

基于分时能量互补的风电–光热联合外送容量优化配置方法

我国西北地区同时具备丰富的风、光资源,在现有风电场附近建设光热电站形成风光联合发电将成为常见的能源开发形式。如何确定外送输电容量以满足风光联合基地的外送需求,是规划时需要解决的首要问题。基于风电、光热发电联合出力的分时能量互补特性,构建平抑风电波动的风光联合出力优化模型,在此基础上建立了光热电站不同储热容量下风电–光热联合系统外送容量优化配置模型。该优化模型以联合系统综合收益最大为目标,综合考虑输电收入、外送输电投资建设成本、由输电阻塞产生的弃电惩罚费用以及光热电站储热容量成本等因素,求得最优外送容量以及光热电站最佳储热容量。算例结果表明,与风电单独外送相比,所提方法在合理配置光热电站储热容量的前提下能够降低线路投资成本,同时明显提高线路利用率以及系统的综合收益。

平抑风光联合系统短期出力波动的光热电站储热系统优化运行策略

为应对可再生能源集中并网对电网调频稳定性带来的挑战,缓解其短期出力波动对系统调频机(automatic generation control,AGC)产生的调频压力,文章提出光热电站(concentrating solar power,CSP)储热容量滚动优化配置模型。首先,考虑CSP电站光场预热过程的原理,经抽象简化建立光场预热过程模型。然后,基于考虑前瞻性效应的储热系统(thermal energy storage,TES)优化运行策略,运用多时序滚动规划法,建立CSP电站储热容量滚动优化配置模型。其中,前瞻性策略区别于传统策略,有侧重地考虑了前瞻周期内联合系统短期出力波动值对当前时刻CSP电站TES充、放热决策的影响,可更为有效地利用TES储热空间,实现TES充、放热达到全局最优。最后,通过算例对所提策略及滚动优化模型进行验证分析,结果表明:相较于传统策略,考虑前瞻性效应的优化运行策略在平抑联合系统短期出力波动方面更具优越性。模型能够结合上述策略,通过合理配置储热容量参数,最大化平抑风电-CSP联合发电系统短期出力波动。

一类太阳能储热器最优设计的极值搜索方法

受环境因素影响,太阳能集热系统的储热容器设计参数不易设定。针对储热参数最优化数学问题,本文以储热容积作为控制变量,结合太阳能储热过程的动力学数学模型的数值解与面向有效温度区间的离散化采样方法,建立了离散型凸函数(一类隐式函数)的映射关系,并采用线搜索数值优化工具对最佳储热容积变量进行动态搜索。结果表明,在保证有效温度区间前提下,太阳能集热器存在最优值,本文提出的极值搜索方法能够快速搜索到该最优值,是一种有效的工具。

考虑可控负荷的光热电站和风电系统调度策略

随着风电并网规模不断增大,为解决其随机性及波动性导致弃风现象严重的问题,提出了考虑可控负荷的含储热光热电站和风电系统调度策略。该模型将电加热装置与储能系统一起视为需求侧灵活性资源,充分利用其快速调峰能力,与火电机组及光热电站配合,共同参与到风电系统调度中。模型考虑使用电加热装置时产生的能量损耗对系统的影响,以系统运行成本和弃风量最小为目标,求解最优储热容量和电加热装置最大功率,以及系统日前调度计划。以4种已有调度模型作为对比,对西北地区一典型日实测数据进行算例分析,结果表明所提调度策略能够在降低系统运行成本的同时,进一步提高风电消纳。

抽凝机组耦合热电转换辅助调峰系统参数设计

[目的]为适应新能源电力并网需求,原有抽凝热电联产机组深度调峰供热改造已为重要途径之一。现有包括电热泵和电锅炉在内的热电转换装置为辅助火电机组调峰提供了潜在途径。[方法]以350 MW抽凝机组为例,建立了以热电转换装置辅助调峰参数优化模型,重点分析了热电转换设备参数对深度调峰性能的影响;其次,分别对比了电热泵和蓄热电锅炉两种典型热电转换系统在不同装置容量、不同放热速率下的调峰深度;最后,介绍了300 MW燃煤机组的煤耗率与污染物排放水平,指出本系统的节能效益,并给出热电转换装置的最优参数。[结果]结果显示:当电热泵的热功率为100 MW、放热速率与热功率相匹配也为100 MW时,机组的调峰深度达到最大值,为73 MW左右;当蓄热式电锅炉的电功率为45 MW、放热速率为100 MW时,机组的调峰深度达到最大值,为70.05 MW。蓄热式电锅炉的储热量在24 h中内略有增加,净储热量的数值为967.5 kWh。[结论]功率和放热速率是衡量热电转换装置辅助机组调峰能力的重要参数,且二者之间要有一定程度上的匹配性,针对不同情景灵活匹配热电转换装置的类型与参数可大幅提升机组的调峰深度。